Безвентиляторные блоки питания

Часть первая. Topower TOP-420NF


В современных компьютерах одним из факторов, доставляющих неудобство домашним пользователям, является шум систем охлаждения различных устройств, в том числе и блоков питания.

Вентилятор, установленный в блоке питания, выполняет двойную функцию — охлаждает сам БП и, одновременно с этим, осуществляет вытяжную вентиляцию корпуса, то есть удаляет нагретый различными компонентами компьютера воздух из системного блока и фактически является одним из корпусных вентиляторов, зачастую единственным. Полное понимание функций данного вентилятора важно для правильной организации теплообмена в корпусе компьютера, поскольку сильное уменьшение скорости вращения вентилятора или его полное удаление может повлиять на температуру всех компонентов системы и, соответственно, на их стабильность и долговечность. Однако, зачастую, полезно использовать вместо, к примеру, одного вентилятора со скоростью вращения 3000 оборотов в минуту несколько тихоходных вентиляторов (1000 об/мин или меньше) того же типоразмера, что обеспечит как уменьшение шума, особенно при использовании качественных вентиляторов, так и возможность локализовать отвод горячего воздуха от компонентов вместо того, чтобы «гонять» его по всему корпусу.

Энтузиастами зачастую предпринимаются попытки переделки систем охлаждения блоков питания с целью сделать их полностью пассивными, но при этом предусматриваются альтернативные схемы охлаждения корпуса. Например, стенки корпуса выполняются полностью или частично решетчатыми или устанавливаются дополнительные корпусные вентиляторы, как правило, тихоходные типоразмера 92 или 120 мм.

До недавнего времени безвентиляторные конструкции блоков питания встречались крайне редко и, как правило, по неоправданно завышенным ценам. Сейчас же у многих производителей БП в производственных линейках присутствуют безвентиляторные модели, но, к сожалению, выбор таких блоков в Москве, да и в России, небогат. Рассмотрим подробнее наиболее распространенные разновидности безвентиляторных (fanless) блоков питания:

  • Первый тип — вентилятор в блоке питания отсутствует, но может быть в наличии разъем для подключения внешнего вентилятора.
  • Второй тип — вентилятор в блоке питания есть, но в нормальном состоянии он выключен, а включается — по сигналу системы термоконтроля блока при его нагреве до определенной температуры.

Конечно, любой качественный БП должен быть оснащен системой термозащиты, которая отключает блок при достижении критической температуры. Несмотря на данный факт покупка и дальнейшая эксплуатация безвентиляторных блоков питания, особенно первого типа, требует осмотрительности и полного понимания возможных последствий.

Перед покупкой такого типа устройств хорошо бы определиться, нужен ли именно безвентиляторный блок питания или будет достаточно блока питания с охлаждением по традиционной схеме, но тихого в работе.

Ранее в наших материалах был рассмотрен блока питания Topower TOP-320PW производства Topower Computer Industrial Co. LTD, имеющий классическую схему охлаждения и являющийся младшим братом сегодняшнего участника тестирования — блока питания Topower TOP-420NF.

Общее описание блока питания

Упаковка БП представляет собой коробку белого цвета из плотного картона, поверх которой одета суперобложка из тонкого, но весьма прочного картона. В ее оформлении преобладают коричневые тона.


вид сзади и вид сбоку упаковки

На упаковке приведена различная информация о данной модели блока питания, включая: типы разъемов питания, соответствие стандарту ATX 12V ver. 1.3, график регулирования скорости вращения вентилятора в зависимости от нагрузки, а также информация о мощности и допустимых токах нагрузки, кратко описаны конструктивные особенности данной модели блока питания.

Последний слой упаковки представляет собой пузырчатый полиэтиленовый пакет.

Комплект поставки включает в себя:

  • инструкцию по установке и эксплуатации на английском языке
  • сетевой шнур
  • 5 стяжек для проводов типа «липучка» (разноцветные)
  • 2 нейлоновые стяжки для проводов черного цвета
  • комплект крепежа (5 винтов)

Все компоненты поставки, кроме инструкции и сетевого шнура, упакованы в один пакет.

Корпус блока питания выполнен из стали толщиной примерно 1 мм, все края хорошо обработаны, нанести себе какую-либо травму при монтаже блока в корпус практически невозможно. Цвет корпуса — черный зеркальный, пятна от рук остаются, но легко удаляются, в общем покрытие немаркое.

На внешней панели БП расположены:

  • выключатель сетевого питания
  • стандартный разъем для подключения сетевого шнура
  • переключатель напряжения питающей сети (изначально установлен на 115 В)
  • радиатор, закрытый сетчатым экраном
  • индикатор работы вентилятора (яркий синий светодиод)
  • переключатель режимов работы вентилятора (зеленая кнопка)

Вентилятор, в данной модели блока питания, может быть или постоянно включен, вращаясь при этом на максимальных оборотах, для чего нужно нажать зеленую кнопку, при этом загорается синий светодиод, который хорош в качестве моддингового аксессуара, но не как индикатор, поскольку он слишком ярок. Или находиться в режиме ожидания, в этом случае его оборотами управляет схема термоконтроля, датчик которого установлен на радиаторе диодных сборок. Независимо от выбранного режима при включении вентилятора зажигается и синий диод. Ситуацию немного спасает то, что яркость светодиода зависит пропорционально от частоты вращения вентилятора.

На задней панели расположены:

  • отверстие для вывода проводов питания с пластиковой прокладкой, предохраняющей провода от истирания о корпус БП
  • вентиляционное отверстие, представляющее собой решетку с тонкими перемычками, размером 102 на 70 мм, за которым установлен стандартный вентилятор размером 80 на 80 мм.

На боковой стенке БП расположена табличка с данными о максимальной мощности и допустимых токах нагрузки по каналам, а на противоположной три небольших вентиляционных отверстия.

На верхней, относительно основной печатной платы, стенке находятся два вентиляционных отверстия размером 125 на 25 мм, каждое из которых представляет собой решетку с тонкими перекладинами. Расположены эти отверстия перпендикулярно лицевой панели БП, вдоль оси вентилятора.

Для данной модели БП производителем заявлены следующие параметры:

Напряжение 3,3 В 5 В 12 В
Максимальный ток 28 А 42 А 22 А
Максимальная мощность 220 Вт 264 Вт
400Вт

Информация приведена в полном объеме, Фактическая максимальная выходная мощность по силовым каналам составляет 400 Вт, мощность по каналу +5VSB (Stand by) составляет 12,5 Вт. Модель позиционируется, как 420 Вт блок питания.

В целом разница, между суммарной выходной мощности по силовым каналам и числом в маркировке — 20 Вт, что составляет 5 процентов от суммарной выходной мощности по силовым каналам, не так критична, учитывая, что на рынке присутствует немало моделей имеющих в маркировке сходное отклонение, но в 20 или 30 процентов. Тем не менее, хотелось, чтобы модель и маркировка блоков отражали их максимальную выходную мощность по силовым каналам, предназначенным для питания компонентов компьютера в процессе работы.

Что касается соответствия рассматриваемого БП конкретной версии стандарта ATX12V, то тут ситуация следующая...

Напряжение +3,3VDC +5VDC +12VDC(V1+V2)
300W ATX12V ver. 1.3 27А 26А 18А
300W ATX12V ver. 2.2 18А 12А 21A(8A+13A)
Topower TOP-420NF 28А 42А 22A
400W ATX12V ver. 2.2 20А 14А 27A(14A+13A)

В стандарте ATX12V версии 1.3 наиболее мощным блоком питания из описанных является 300 Вт. Как видно из приведенной таблицы, Topower TOP-420NF полностью соответствует и ощутимо превышает требования для блоков питания данного типа. Одновременно с этим нагрузочная способность по линии 12В у тестируемого блока позволяет сопоставить его с наиболее современными блоками, соответствующими стандарту ATX12V 2.2. Правда до 400 Вт типового блока он недотягивает, зато немного превосходит 300 Вт типовой блок из PSDG ATX12V ver.2.2. В целом возможностей блока должно быть достаточно для питания большинства современных систем, в том числе игровых.

Блок питания Topower TOP-420NF оснащен следующими разъемами и коннекторами:

  • 24 пиновый ATX разъем — разборный 20+4, причем две части разъема выполнены полностью независимо, включая провода, подходящие индивидуально к каждлй части разъема, а не общей группой. Оба пучка проводов расположены в сетчатых пластиковых оплетках черного цвета, по окончании которых установлены термоусадочные уплотнители. Длина проводов до разъема составляет 45 см, через 30 см от корпуса на них установлена пластиковая стяжка.
  • 4 пиновый разъем ATX12V, длина проводов до разъема —46 см. Провода, идущие к разъему, скручены, стяжки установлены на расстоянии 17 и 37 см от корпуса
  • 6 пиновый разъем PCI Express, длина проводов до разъема 45 см. Провода, идущие к разъему, закрыты двухслойной внешней изоляцией, состоящей из: плетеного экрана, напоминающего тряпичный, и прозрачной пластиковой трубки, по окончании которой также установлен термоусадочный уплотнитель
  • 4 SATA разъема питания, длина проводов до первого разъема — 47 см плюс еще 14 см до второго разъема и каждого последующего разъема. Провода скручены, стяжки установлены на расстоянии 18 и 38 см от корпуса БП.
  • 3 разъема питания типа Molex плюс 1 разъем питания FDD. Длина проводов — 47 см до первого разъема плюс 15 см до второго и столько же до третьего разъема Molex и разъема питания FDD. Итого длина этого ответвления чуть больше 90 см.
  • 3 разъема питания типа Molex плюс 1 разъем питания FDD. Длина проводов — 47 см до первого разъема плюс 15 см до второго и столько же до третьего разъема Molex и разъема питания FDD. Длина этого ответвления чуть больше 90 см.

Итого, для питания устройств внутри системного блока предусмотрены:

  • 6 разъемов Molex
  • 4 разъема питания для SATA устройств
  • 2 разъема питания FDD
  • 1 разъем PCI Express

На всех проводах непосредственно около корпуса БП установлена общая пластиковая стяжка.

Провода для подключения внешних устройств и разъемов АТХ используются сечением 18 AWG, что вполне достаточно для данной мощности.

В данной модели блока питания используется вентилятор на основе подшипника скольжения производства Yate Loon Electronics модель D80SH-12 с максимальным током потребления 0,18 А.

Вентилятор установлен через резиновые шайбы и подключен, с помощью 2-пинового разъема, который висит в воздухе, Этот тип вентиляторов характеризуется низким шумом подшипника, а также невысокой долговечностью, так что его подключение с помощью разъема весьма кстати. Провод от разъема идет к плате термоконтроля, установленной на радиаторе диодных сборок параллельно воздушному потоку, создаваемого вентилятором. Термодатчик закреплен на основании радиатора диодных сборок с помощью винтового крепления.

    

    

В высоковольтной части БП используются два конденсатора емкостью 1200 мкФ производства Teapo, рассчитанных на максимальную температуру 85 градусов.

Радиаторы транзисторов и диодных сборок имеют Г-образную форму с оребрением по всей поверхности, их толщина в основании 5 мм, полный размер в поперечном. сечении вместе с ребрами составляет 13 мм. Направление оребрения совпадает с осью вентилятора, что должно положительно сказаться на теплоотводе.Размер верхней части радиатора ключевых транзисторов составляет 45 на 50 мм, радиатора диодных сборок — 60 на 105 мм. Внешний радиатор выполнен сквозным, толщина его ребер порядка 5 мм, основания — 8 мм. С внешним радиатором при помощи четырех винтов соединен радиатор диодных сборок.

Сетевой фильтр выполнен на отдельной плате, установленной около разъема питания элементами вниз. Подавляющее большинство элементов на печатной плате распаяны. Нераспаяными является фильтр около плавкого предохранителя, а также несколько резисторов небольшого номинала в низковольтных цепях. Микросхема типа TL 494 распаяна на дополнительной плате, которая, в свою очередь, установлена на основной печатной плате перпендикулярно. Также на этой плате распаяна микросхема типа LM 339N.

В выходных цепях использованы конденсаторы производства Fuhiyyu емкостью 470 мкФ (85 гр.), 4700мкФ (105 гр.), и несколько менее емких.

Теперь немного об особенностях организации внутреннего пространства БП. Конденсаторы высоковольтной части закрыты от воздушного потока с четырех сторон, причем с двух — радиатором ключевых транзисторов. Также необходимо отметить, что радиатор ключевых транзисторов не имеет внешнего теплоотвода. Группа низковольтных дросселей закрыта от воздушного потока с трех сторон, причем с двух — радиатором диодных сборок, который при работе ощутимо нагревается. В данной ситуации мог бы помочь вентилятор, но, увы, довольно большую часть его площади перекрывают провода для питания компонентов компьютера, вывод, которых из печатной платы, распаян как раз в этом месте.

В итоге температурный режим группы выходных дросселей и конденсаторов оставляет желать много лучшего. На верхней, относительно основной печатной платы, крышке блока питания расположены два вентиляционных отверстия, которые, видимо, призваны улучшить охлаждение элементов БП, но при их наличии возможно активное взаимопроникновение нагретого воздуха из блока питания и околопроцессорной зоны, что явно не улучшит температурный режим компьютера в целом. Дополнительно к этому, при работе вентилятора часть воздуха, прошедшего через него, просто выдувается в корпус через данные отверстия, охлаждая на своем пути только верхнюю крышку, вместо того, чтобы проходить через весь БП, охлаждая его элементы, и продувать внешний радиатор.

В целом можно отметить аккуратный монтаж элементов внутри БП с использованием стяжек и термоусадочных уплотнителей, а также плохо продуманную организацию внутреннего пространства блока питания.

Тестирование блока питания

После описания блока питания Topower TOP-420NF переходим к его тестированию.

3,3 В 5 В 12 В Мощность
21 А 31 А 16 А 312 Вт

Проверка пульсаций проводилась на 75% от заявленной максимальной выходной мощности в соответствии с распределением токов нагрузки, рекомендованным производителем.

Пульсации по каналу №1 (5В) составили 2мВ, а по каналу №2 (12В) — 10мВ, что с большим запасом укладывается в стандарт, по которому пульсации не должны превышать 50мВ для линии 5В и 120мВ для линии 12В.

Проверка стабильности напряжений проводилась на ряде выходных токов нагрузки, рассчитанном по принципу их комбинирования в пределах параметров, заявленных производителем, но в оригинальных пропорциях, составляющих 33, 66 и 100% по каждому каналу от вычисленного предельного значения, с учетом максимального энергопотребления по линии 12В. Как обычно, напряжения измерялись мультиметрами Fluke 111 класса True RMS.



Значения напряжения 12В находятся в преденах нормы, отклонения от номинала не более 5 процентов, причем в большинстве случаев отклонение не превышает 3 процентов. Значения напряжения 5В также не выходят на допустимые пределы, а в половине случаев отклонение от номинала не превышает 3 процентов. Недопустимые отклонения от номинала напряжения 3,3В наблюдаются при высокой нагрузке, как данной линии так и блока питания в целом, однако в большинстве случаев отклонение не превышает нормативных 5 процентов. В общем, при эксплутации данного блока питания с конфигурацией, потребляющей не более 11А по линии 3,3В, а это подавляющее большинство систем, проблем с ненормативным отклонением напряжений возникнуть не должно.

По окончании данного этапа тестирования, который проходил в режиме с принудительно включенным вентилятором, температуры радиаторов составили...

Наименование радиатора Температура, градусов
Диодных сборок 72
Ключевых транзисторов 47
Внешний 46

Для оценки температурного режима блока питания были проведены дополнительные измерения в режиме Enhanced с фиксацией температур внутренних и внешнего радиаторов.

Как можно заметить, включение вентилятора соответствует температуре радиатора диодных сборок 70 градусов, к которому и присоединен терморезистор. Правда вентилятор включается не на максимальных оборотах, а примерно на восьмистах.

Для следующего этапа тестирования был использован компьютер следующей конфигурации:

При установке блока питания, производимой без демонтажа матплаты, возникли сложности, обусловленные нестандартыми размерами БП, в частности наличием несъемного внешнего радиатора, а также большим весом самого блока.

Приложение 12V min 12V max
CPU RightMark 12,00 12,07
FarCry 11,99 12,15

В этот раз список тестов было принято расширить и помимо CPU RightMark в режиме Demo mode и FarCry были использованы наборы программ, эмулирующие использование компьютера в домашних условиях, также было проведено сравнение температур компонентов компьютера в двух режимах работы вентилятора (постоянно включен и Enhanced). В ходе тестирования отсутствовали зависания, перезагрузки, ошибки, одним словом, система работала стабильно. В целом блок питания проработал три дня без замечаний.


Небольшое замечание об условиях тестирования. В корпусе установлены 3 вентилятора типоразмера 80 мм со скоростью вращения 2000-2300 об/мин. Два на переней панели, один из которых непосредственно в корзине HDD, оба вентилятора подключены к разъему на матплате, регулирование их частоты вращения осуществляется в зависимости температуры чипсета и обычно составляет в районе 1000 об/мин. Корпусной вентилятор на задней панели и вентилятор процессорного кулера также подключены к разъему на матплате, регулировка их частоты вращения осуществляется в зависимости от температуры процессора и если она не превышает 52 градуса, то оба вентилятора стоят. Соответственно чем сильнее нагревается процессор, тем сильнее вращается вентилятор на задней панели. Такая ситуация характерна для приложений с сильной нагрузкой процессора (FarCry, RightMark CPU), когда температура постоянно превышает указанный порог, причем до момента заверщения приложения она остается стабильно высокой. Соответственно и корпусной вентилятор вращается на номинальных 2300 об/мин, при этом активно отводя теплый воздух из корпуса.

Несколько другая ситуация складывается при тестировании с помощью приложений меньше нагружающих процессор. В первом случае это несколько окон браузера в одном из которых воспроизводится интернет-радио через web-интерфейс, небольшой текстовый редактор, а также MS Excel и несколько задач, выполняемых в фоновом режиме (антивирус, клиент ICQ). Во втором случае, помимо фоновых задач, запущено скачивание 700 Мб файла из интернета (скорость примерно 1Мбит/с) и воспроизведения качественной DVD Rip копии фильма «Смертельная битва» с AC3 звуком. При этом температура процессора составляла, как правило, 48–52°C и корпусной вентилятор на задней панели не вращался. В этих условиях отвод тепла от блока питания практически не производился, что приводило к его быстрому нагреву и включению вентилятора уже в блоке питания. В случае, если завершить все ресурсоемкие приложения, то вентилятор выключается самостоятельно через пять минут. Если же при этом работает корпусной вентилятор, то время отключения снижается в разы и составляет около одной минуты для частоты вращения вентилятора 1500–2300 об/мин.

При работе блока питания на расстоянии 20 см шума не слышно, в случае, если вентилятор стоит или работает на пониженных оборотах. Если же вентилятор работает на максимальных оборотах, то шум воздушного потока, проходящего через вентиляционные отверстия и внешний радиатор, попросту достает, то есть он довольно навязчив. Причем шумит не вентилятор, а именно воздушный поток.

Выводы

Какие выводы можно сделать по окончании тестирования? Несомненно, что каждый сделает свои. В целом блок достаточно качественно изготовлен, имеет параметры, позволяющие нормально функционировать большинству систем. Также хотелось бы отметить частичное соответствие ATX12V 2.2. Однако неудачная организация внутреннего пространства блока, а также плохой термоконтакт радиатора диодных сборок и внешнего радиатора приводят к довольно сильному нагреву, как самого БП, так и остальных компонентов компьютера, что требует повышенной мощности системы охлаждения корпуса.

На блоки питания Topower производителем заявлена трехлетняя гарантия, их обслуживание на территории России осуществляют 245 авторизованных сервисных центров.

Средняя текущая цена (количество предложений) этой модели в московской рознице: Н/Д(0)



Блок питания Topower TOP-420NF предоставлен компанией «БTK»
Мультиметры Fluke предоставлены компанией «ICS»



Дополнительно

iXBT BRAND 2016

«iXBT Brand 2016» — Выбор читателей в номинации «Процессоры (CPU)»:
Подробнее с условиями участия в розыгрыше можно ознакомиться здесь. Текущие результаты опроса доступны тут.

Нашли ошибку на сайте? Выделите текст и нажмите Shift+Enter

Код для блога бета

Выделите HTML-код в поле, скопируйте его в буфер и вставьте в свой блог.